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单片机控制的数字FM收音机设计.doc
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2022-07-07
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单片机控制的数字FM收音机设计是现代电子技术中的一个重要应用,它结合了传统收音机功能和现代数字处理技术。随着信息技术的发展,数字收音机因其高集成度和低成本,被广泛应用于各种消费电子产品中。其中,TEA5767系列单片数字收音机芯片因其特性被特别提及,它被用在数字音响、便携式多媒体设备等中。然而,TEA5767与传统的超外差式收音机在调谐原理上有显著差异,固定中频为225kHz,而非传统的10.7MHz,这需要设计者具备对锁相环系统软件控制的深入理解。 本设计采用了STC89C52作为控制核心,这是一款8位微控制器,由宏晶科技生产,具有40脚双列直插式封装,3.8V至5.5V的工作电压,32个I/O口,且兼容80C51指令集。STC89C52内部集成8KB的Flash存储器,支持在系统编程,适用于各种嵌入式控制应用。 数字FM收音机系统的设计包含了四个主要模块:控制模块、FM音频模块、电源模块和功放模块。控制模块通过外围电路和编写程序来控制TEA5767,实现频率调谐、模式切换和音量调节等功能。考虑到时间和资源限制,无线FM模块选择了现成的TEA5767模块,而不是自行设计外围电路。电源模块利用常见的7805稳压芯片为系统供电,适应不同应用场景。功放模块则采用TDA2030芯片进行单声道音频输出,简化了设计。 整个系统方案框图清晰地展示了各模块之间的关系,通过STC89C52的控制,实现了数字FM收音机的基本功能,如频率搜索、信号检测和频率锁定,同时也兼顾了成本和简易性。这样的设计不仅满足了收音机的基本需求,也体现了现代电子技术在便携性和智能化方面的进步。
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1
单片机控制的数字 FM 收音机设计
1.引言
虽然电视、手机、互联网等媒体和各种便携式娱乐设备已经普及到千家万户,但传统的
收音机在丰富的娱乐媒介中任然占有重要地位。随着信息化的发展,收音机逐渐数字化,集
成化,而且成本越来越低,这使得在各种设备中嵌入收音机的现象更加普遍。TEA5767 系
列单片数字收音机就被广泛地应用在数字音响,便携式 CD、VCD、DVD、MP3、MP4、手
机、PDA 等数字消费电子系统中。但是该数字收音机芯片与传统的超外差式收音机的调谐
原理不太相同,传统的超外差式收音机的固定频率为 10.7MZ,而 TEA5767 系列数字收音机
的固定中频为 225KHz,由于固定中频不同,锁相环系统的软件控制就有很大的差别,这就
给广大芯片应用设计者带来一定的难度。本设计采用宏晶科技生产的 8 位微控制器 STC89
C52 来控制数字收音机模块 TEA5767,构成一个 FM 数字收音机系统。该收音机的设计具
有电路简单易懂、体积小,易调谐的特点,同时该收音机系统还具有抗干扰能力强,频带宽、
音质好的优点。
2.方案设计与论证
本设计是一个数字调频收音机,调频就是频率调制,所谓频率调制就是原来等幅恒频的
高频信号的频率,随着调制信号(音频信号)的幅度变化而变化,调频收音机(FM Radio)
就是接收这些频率调制的无线电信号,经过解调还原成原信号的电子设备。FM Radio 电路
一般主要由接收天线、振荡器、混频器、AGC(自动增益控制)、中频放大器、中频限幅器、
中频滤波器、鉴频器、低频静噪电路、搜索调谐电路、信号检测电路及频率锁定环路、音频
输出电路等组成。本设计就是用单片机控制集成了上述所有 FM 功能的专用芯片,设计一个
数字 FM 收音机系统。
本设计采用模块化设计,整个系统由控制模块、FM 音频模块、电源模块和功放模块组
成,系统的整体方案框图如下图(1):
2
图(1)系统方案设计框图
(1)控制模块。
控制模块是本设计的核心,通过外围电路和向 TEA5767 芯片写入相关程序,控制部分
要实现能够改变收音机的接收频率、工作模式、音量等各项参数的功能。因此必须需要一个
微控制器才能达到要求,本设计采用 STC89C52 单片机作为系统的控制核心。
(2)无线 FM 模块。
无线模块选择是本设计的关键,有两种方案可以选择:
方案(1)采用无线芯片 TEA5767,自己设计外围电路。
方案(2)采用相关厂家生产的 TEA5767 模块来实现。
很显然,第一种方案需要自己设计电路、画 PCB 和焊接,而 TEA5767 采用的是 FVQ
FN40(耐热的薄型四脚扁平封装)封装,在短时间内和有限的条件下实现硬件功能的难度
相当大。所以本设计采用第二种方案——使用现成的模块。
(3)电源模块
单片机的供电电压要求是 3.8V~5.5V,TEA5767 的供电电压要求是 2.5V~5.0V。由于收
音机模块的应用范围很广,比如手机中就采用 3.7V 锂电池供电,DVD、电视等系统中则是
对 220V 市电进行变压后供电。本设计中采用 7805 稳压芯片对系统进行供电,由于这个电
源可以很容易得到,设计中不再单独给出。
(4)功放模块
TEA5767 音频输出具有立体声方式,也可以采用单声道输出,具体方式可以通过编程
设定,为简化设计,本设计采用单声道输出,功放芯片使用 TDA2030,供电采用+5V 供电,
设计中不给出电源设计。
设计既要实现数字 FM 收音机的基本功能,又要尽量做到简单廉价,综合考虑各项因素,
控制模块
无线 FM 模块
电源
模块
功放模块
3
以上设计方案是可行的。
3.单片机简介
本设计采用宏晶科技生产的 STC89C52 芯片,芯片采用 40 脚双列直插式封装,32 个 I/O
口,芯片工作电压 3.8~ 5.5V,工作温度 0-70°C(商业级),工作频率可高达 30MHz,芯片
的外形和引脚见下图(2)
图(2) STC89C52 外形和引脚图
STC89C52 是一种低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器,具有 8K 在系统可编程 Flash
存储器。使用高密度非易失性存储器技术制造,与工业 80C51 产品指令和引脚完全兼容。
片上 Flash 允许程序存储器在系统可编程,亦适于常规编程器。在单芯片上,拥有灵巧的 8
位 CPU 和在线系统可编程 Flash,使得 STC89C52 为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、
超有效的解决方案。 STC89C52 具有以下标准功能: 8k 字节 Flash,256 字节 RAM, 32
位 I/O 口线,看门狗定时器,2 个数据指针,三个 16 位 定时器/计数器,一个 6 向量 2 级
中断结构,全双工串行口,片内晶振及时钟电路。另外,STC89C52 可降至 0Hz 静态逻辑操
作,支持 2 种软件可选择节电模式。空闲模式下,CPU 停止工作,允许 RAM、定时器/计
数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下,RAM 内容被保存,振荡器被冻结,单片机
一切工作停止,直到下一个中断或硬件复位为止。8 位微控制器 8K 字节在系统可编程
Flash。P0~P3 口结构,第一功能、第二功能请参考数据手册(STC89C52 数据手册下载地址
www.mcu-memory.com)。
4.FM 芯片简介
4
4.1 TEA5767 芯片简介
FM 模块的控核心芯片采用飞利浦公司的 TEA5767 数字立体声 FM 芯片,该芯片把所
有的 FM 功能都集成到一个不足 6*6 平方米的用 HVQFN40 封装的小方块中。芯片工作电压
2.5V~5.0V,典型值是 3V;RF 接收频率范围是 76~108MHz,(最强信号+噪声)/噪声的值在
60dB 左 右,失 真度在 0.4% 左右;双声道音频输出的 电压在 60~90mV 左右,带宽为
22.5KHz。芯片的引脚分布及其引脚定义分别见图(3)和表(1),图(4)是芯片的应用结
构框图。
图(3)TEA5767 芯片引脚分布
管脚
定义
管脚
定义
1
空脚
21
空脚
2
锁相环输出
22
左声道输出
3
本振
23
右声道输出
4
本振
24
软静音时间常数
5
本振电源
25
检波输出
6
数字地
26
基准
7
数字电源
27
中频中心频率调整时间常数
8
数据线
28
中频限幅器退藕 1
9
时钟线
29
中频限幅退藕 2
10
空脚
30
空脚
11
三线读写控制
31
空脚
12
总线模式选择
32
增益控制
5
13
总线使能端
33
模拟地
14
软口 1
34
模拟电源
15
软口 2
35
射频输入 1
16
晶振
36
高频地
17
晶振
37
射频输入 2
18
相位滤波
38
高放 AGC 时间常数
19
导频低通滤波
39
锁相环开关输出
20
空脚
40
空脚
表(1) TEA5767 管脚定义
图(4)TEA5767 应用结构框图
参见内部结构框图,TEA5767 主要具有以下特征:
(1)集成高灵敏度的低噪声放大器。
(2)FM 到中频的混频器可以工作在 87.5-108MHz 的欧美频段或 76-91MHz 的日本频段,
并且可预设接收日本 108MHz 的电视音频信号的能力。
(3) 射频具有自动增益控制功能,并且 LC 调谐振荡器只需固定片装电感。
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- m0_686465922023-01-16怎么能有这么好的资源!只能用感激涕零来形容TAT...
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